DE112023005165T5

DE112023005165T5 - Elektroventil und Elektroventilvorrichtung

Info

Publication number: DE112023005165T5
Application number: DE112023005165.8T
Authority: DE
Inventors: Kai OGIWARA; Bunta NARUKAWA
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2022-12-12
Filing date: 2023-08-31
Publication date: 2025-12-04
Also published as: WO2024127739A1; CN120303503A; JPWO2024127739A1; KR20250059481A

Abstract

[Aufgabe] Bereitstellen eines Elektroventils und einer Elektroventilvorrichtung, mit denen die Drehrichtung eines Schrittmotors erfasst werden kann.[Lösung] Ein Magnetrotor 31 eines Elektroventils 5 weist einen Antriebsrotor 311 und einen koaxial zu dem Antriebsrotor 311 verbundenen Erfassungsrotor 312 auf. Der Erfassungsrotor 312 weist eine zylindrische Außenumfangsfläche auf, an welcher eine Vielzahl von Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 in Umfangsrichtung angeordnet ist. Ein Magnetsensor 91 des Elektroventils 5 erfasst Magnetfelder der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6. Mindestens drei Erfassungsmagnetpole der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 haben unterschiedliche Längen in der Umfangsrichtung.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Elektroventil und eine Elektroventilvorrichtung, die ein Elektroventil und eine Elektroventil-Steuereinrichtung aufweist.
Technischer Hintergrund
Patentdokument 1 offenbart ein Beispiel eines herkömmlichen Elektroventils. Das Elektroventil wird z. B. in ein Klimaanlagesystem eingebaut. Das Elektroventil weist eine Hülle, einen Rotor, einen Stator und einen Hall-IC auf. Der Rotor ist im Inneren der Hülle angeordnet. Der Rotor weist einen Antriebsrotor und einen Erfassungsrotor auf. Der Stator ist an der Außenseite der Hülle angeordnet. Der Rotor und der Stator bilden zusammen einen Schrittmotor. Der Hall-IC ist an der Außenseite der Hülle angeordnet. Das Ausgangssignal des Hall-ICs ist ein der Richtung des vom Erfassungsrotor erzeugten Magnetfeldes entsprechendes Signal (Binärsignal).
Dokument zum Stand der Technik
Patentdokument
Patentdokument 1: JP 2003-329698 A
Zusammenfassung der Erfindung
Zu lösende Aufgabe der Erfindung
Das Elektroventil wird durch die Klimaanlage-Steuereinrichtung gesteuert. Die Klimaanlage-Steuereinrichtung gibt Impulse an den Schrittmotor ein, um den Rotor zu drehen. Auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors sind Nordpole und Südpole in gleichmäßigen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet, und das Ausgangssignal des Hall-ICs ändert sich unabhängig von der Drehrichtung des Rotors in bestimmten Zyklen. Daher kann die Klimaanlage-Steuereinrichtung die Drehrichtung des Rotors nicht basierend auf dem Ausgangssignal des Hall-ICs erfassen und somit nicht feststellen, ob sich der Rotor in die richtige Richtung dreht oder nicht.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Elektroventil und eine Elektroventilvorrichtung bereitzustellen, mit denen die Drehrichtung eines Schrittmotors erfasst werden kann.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, weist das Elektroventil gemäß der vorliegenden Erfindung einen Ventilhauptkörper mit einer Ventilöffnung, einen Schrittmotor mit einem Antriebsrotor und einem Stator, einen sich in Bezug auf die Ventilöffnung entsprechend der Drehung des Antriebsrotors verschiebenden Ventilkörper, einen koaxial zu dem Antriebsrotor verbundenen Erfassungsrotor und einen Magnetsensor auf, wobei das Elektroventil dadurch gekennzeichnet ist, dass der Erfassungsrotor eine zylindrische Außenumfangsfläche aufweist, an welcher eine Vielzahl von Erfassungsmagnetpolen in Umfangsrichtung angeordnet ist, dass der Magnetsensor Magnetfelder der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole erfasst, und dass mindestens drei Erfassungsmagnetpole der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole unterschiedliche Längen in der Umfangsrichtung haben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Magnetfelder der Vielzahl von Erfassungsmagnetpolen der Reihe nach durch den Magnetsensor erfasst, wenn sich der Erfassungsrotor zusammen mit dem Antriebsrotor dreht. Das Ausgangssignal des Magnetsensors enthält die den mindestens drei Erfassungsmagnetpolen mit den unterschiedlichen Längen in der Umfangsrichtung entsprechenden Signalteile. Die Reihenfolge des Auftretens der betreffenden Signalteile bei Drehung des Erfassungsrotors in der ersten Richtung weicht von der Reihenfolge des Auftretens der betreffenden Signalteile bei Drehung des Erfassungsrotors in der zweiten Richtung ab. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal des Magnetsensors die Drehrichtung des Antriebsrotors erfasst werden.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Vielzahl der Erfassungsmagnetpole an der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors in Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet sind und sich in der Polarität und/oder der Länge in Umfangsrichtung voneinander unterscheiden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Magnetfelder der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole abwechselnd durch den Magnetsensor erfasst, wenn sich der Erfassungsrotor zusammen mit dem Antriebsrotor dreht. Das Ausgangssignal des Magnetsensors enthält die der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole entsprechenden Signalteile. Da sich die Vielzahl der Erfassungsmagnetpole in der Polarität und/oder der Länge in Umfangsrichtung voneinander unterscheidet, unterscheiden sich die betreffenden Signalteile in dem Signalwert und/oder der Länge voneinander. Die Reihenfolge des Auftretens der betreffenden Signalteile bei Drehung des Erfassungsrotors in der ersten Richtung weicht von der Reihenfolge des Auftretens der betreffenden Signalteile bei Drehung des Erfassungsrotors in der zweiten Richtung ab. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal des Magnetsensors die Drehrichtung des Antriebsrotors erfasst werden.
Darüber hinaus sind die Positionen (Winkel) der Grenzen zwischen der Vielzahl von Erfassungsmagnetpolen (Nordpol, Südpol) auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors vorgegeben. Wenn sich der Erfassungsrotor dreht und die betreffende Grenze den Erfassungsbereich des Magnetsensors passiert, wechselt das Ausgangssignal vom ersten Signalwert zum zweiten Signalwert oder vom zweiten Signalwert zum ersten Signalwert. In der Ausführung, bei der der Magnetsensor ein der Richtung des Magnetfeldes entsprechendes Binärsignal ausgibt, sind z. B. der erste Signalwert „H“ und der zweite Signalwert „L“. In der Ausführung, bei der der Magnetsensor ein der Richtung des Magnetfeldes entsprechendes Analogsignal ausgibt, sind z. B. der erste Signalwert ein positiver Wert und der zweite Signalwert ein negativer Wert. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal des Magnetsensors der Drehwinkel des Antriebsrotors erhalten werden.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Vielzahl der Erfassungsmagnetpole in der Reihenfolge ihrer Längen in der Umfangsrichtung angeordnet wird. Auf diese Weise wird die Länge des Signalteils, der dem Erfassungsmagnetpol im Ausgangssignal des Magnetsensors entspricht, je nach Drehrichtung des Erfassungsrotors allmählich länger oder kürzer. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal des Magnetsensors die Drehrichtung des Antriebsrotors leichter erfasst werden.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass das Elektroventil ferner einen Anschlagmechanismus aufweist, der die Drehung des Antriebsrotors in einer ersten Richtung einschränkt, wenn sich der Antriebsrotor in einer Referenzstellung befindet, und der Magnetsensor ein Magnetfeld eines Erfassungsmagnetpols (nachfolgend: „Referenzerfassungsmagnetpol“) der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole erfasst, wenn sich der Antriebsrotor in der Referenzstellung befindet. Auf diese Weise ist die Ausgabe des dem Referenzerfassungsmagnetpol entsprechenden Signalteils im Ausgangssignal des Magnetsensors nicht abgeschlossen, wenn der Antriebsrotor an der Referenzstellung eingeschränkt wird, sich in der ersten Richtung zu drehen. Dadurch kann davon ausgegangen werden, dass sich der Antriebsrotor in der Referenzstellung befindet, wenn ein dem Referenzerfassungsmagnetpol entsprechender Signalteil nicht im Ausgangssignal des Magnetsensors enthalten ist. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal des Magnetsensor erfasst werden, dass sich der Antriebsrotor in der Referenzstellung befindet.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der Referenzerfassungsmagnetpol ein Erfassungsmagnetpol ist, der die kleinste Länge der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole in der Umfangsrichtung aufweist. Auf diese Weise ist es möglich, relativ schnell festzustellen, ob die Ausgabe des dem Referenzerfassungsmagnetpol entsprechenden Signalteils im Ausgangssignal des Magnetsensors abgeschlossen ist oder nicht. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal des Magnetsensors relativ schnell erfasst werden, dass sich der Antriebsrotor in der Referenzstellung befindet.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass der Antriebsrotor eine zylindrische Außenumfangsfläche und eine Vielzahl von Antriebsmagnetpolen aufweist, wobei die Vielzahl der Antriebsmagnetpole an der Außenumfangsfläche des Antriebsrotors in Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet ist und jeweils die gleiche Länge in der Umfangsrichtung aufweist, dass die Längen der Referenzerfassungsmagnetpole in der Umfangsrichtung gleich oder kleiner als die Längen der Antriebsmagnetpole in der Umfangsrichtung sind, und das eine Linie, die durch die Mitte des Referenzerfassungsmagnetpols in der Umfangsrichtung verläuft, durch die Mitte eines Antriebsmagnetpols der Vielzahl der Antriebsmagnetpole in der Umfangsrichtung verläuft. Auf diese Weise ist es möglich, schneller festzustellen, ob die Ausgabe des dem Referenzerfassungsmagnetpol entsprechenden Signalteils im Ausgangssignal des Magnetsensors abgeschlossen ist oder nicht. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal des Magnetsensors schneller erfasst werden, dass sich der Antriebsrotor in der Referenzstellung befindet.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass ein zentraler Winkel, der einer Länge des Referenzerfassungsmagnetpols in der Umfangsrichtung entspricht, kleiner als der doppelte Schrittwinkel des Schrittmotors ist. Auf diese Weise hat der dem Referenzerfassungsmagnetpol im Ausgangssignal des Magnetsensors entsprechende Signalteil etwa eine Länge, die einem einzelnen Impuls entspricht, und es ist möglich, noch schneller festzustellen, ob die Ausgabe des dem Referenzerfassungsmagnetpol entsprechenden Signalteils im Ausgangssignal des Magnetsensors abgeschlossen ist oder nicht. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal des Magnetsensors noch schneller erfasst werden, dass sich der Antriebsrotor in der Referenzstellung befindet.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, ist die Elektroventilvorrichtung nach einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung eine Elektroventilvorrichtung, die ein Elektroventil und eine Elektroventil-Steuereinrichtung, die das Elektroventil steuert, aufweist, wobei die Elektroventil-Steuereinrichtung basierend auf einem Ausgangssignal des Magnetsensors eine Drehrichtung des Antriebsrotors erhält. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Elektroventil-Steuereinrichtung durch eine einfache Steuerung die Drehrichtung des Antriebsrotors des Elektroventils erfassen.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es bevorzugt, dass die Elektroventil-Steuereinrichtung einen Impuls in den Schrittmotor derart eingibt, dass sich der Antriebsrotor dreht, und einen Synchronisationsverlust des Schrittmotors basierend auf einem auf Basis des Ausgangssignals des Magnetsensors erhaltenen Drehwinkel des Antriebsrotors und einem dem in den Schrittmotor eingegebenen Impuls entsprechenden Drehwinkel des Antriebsrotors erfasst. Auf diese Weise kann die Elektroventil-Steuereinrichtung durch eine einfache Steuerung den Synchronisationsverlust des Schrittmotors erfassen.
Um das oben genannte Ziel zu erreichen, ist die Elektroventilvorrichtung, nach einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung, eine Elektroventilvorrichtung, aufweisend ein Elektroventil und eine Elektroventil-Steuereinrichtung, die das Elektroventil steuert, wobei die Elektroventil-Steuereinrichtung, bei dem Vorgang, bei dem der Antriebsrotor in die Referenzstellung positioniert wird, einen Impuls in den Schrittmotor zur Drehung des Antriebsrotors in der ersten Richtung eingibt, und das Eingeben des Impulses in den Schrittmotor anhält, wenn ein dem Referenzerfassungsmagnetpol entsprechender Signalteil nicht im Ausgangssignal des Magnetsensors enthalten ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Elektroventil-Steuereinrichtung nach Positionierung des Antriebsrotors in der Referenzstellung durch eine einfache Steuerung den Schrittmotor anhalten.
Vorteile der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Drehrichtung des Schrittmotors mit einem einfachen Aufbau erfasst werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[1] ist eine Blockansicht eines Klimaanlagesystems, das die Elektroventilvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist.
[2] ist eine Querschnittansicht der Elektroventilvorrichtung.
[3] ist eine perspektivische Ansicht des Magnetrotors.
[4] ist eine Unteransicht und eine Draufsicht des Magnetrotors.
[5] ist eine Draufsicht, auf der die Außenumfangsfläche des Magnetrotors flach entwickelt ist.
[6] ist eine Querschnittansicht einer Statoreinheit.
[7] ist eine perspektivische Ansicht der Sensorplatine und des Platinenstützelements.
[8] ist eine andere perspektivische Ansicht der Sensorplatine und des Platinenstützelements.
[9] ist eine Ansicht, die die Anordnung des Magnetsensors erläutert.
[10] ist eine Ansicht, die das Lageverhältnis zwischen dem Polzahn des Stators und dem Magnetsensor schematisch zeigt.
[11] ist eine perspektivische Ansicht der Steuerplatine.
[12] ist eine Ansicht, die das Verbindungsverhältnis zwischen dem Mikrocomputer, dem Schrittmotor und dem Magnetsensor zeigt.
[13] ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Impuls und dem Antriebsstrom zeigt.
[14] ist eine Ansicht, die das Lageverhältnis zwischen dem Magnetrotor und dem Stator schematisch zeigt (bei der Eingabe des Impulses P[1]).
[15] ist eine Ansicht, die das Lageverhältnis zwischen dem Magnetrotor und dem Stator schematisch zeigt (bei der Eingabe des Impulses P[2]).
[16] ist eine Ansicht, die das Lageverhältnis zwischen dem Magnetrotor und dem Stator schematisch zeigt (bei der Eingabe des Impulses P[3]).
[17] ist eine Ansicht, die das Lageverhältnis zwischen dem Magnetrotor und dem Stator schematisch zeigt (bei der Eingabe des Impulses P[4]).
[18] ist eine Ansicht, die das Lageverhältnis zwischen dem Magnetrotor und dem Stator schematisch zeigt (bei der Eingabe des Impulses P[5]).
[19] ist eine Ansicht, die das Lageverhältnis zwischen dem Magnetrotor und dem Stator schematisch zeigt (bei der Eingabe des Impulses P[6]).
[20] ist eine Ansicht, die das Lageverhältnis zwischen dem Magnetrotor und dem Stator schematisch zeigt (bei der Eingabe des Impulses P[7]).
[21] ist eine Ansicht, die das Lageverhältnis zwischen dem Magnetrotor und dem Stator schematisch zeigt (bei der Eingabe des Impulses P[8]).
[22] ist eine Ansicht, die ein Beispiel des Ausgangssignals des Magnetsensors zeigt.
[23] ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Beziehung zwischen der Zeit, dem in den Schrittmotor eingegebenen Impuls, der Drehrichtung und dem Drehwinkel des Magnetrotors, und dem Ausgangssignal des Magnetsensors zeigt.
[24] ist eine Ansicht, die die Bewegung des Magnetrotors im Zustand erklärt, in dem die Drehung des Magnetrotors in der ersten Richtung eingeschränkt ist.
[25] ist eine Ansicht, die die Bewegung des Magnetrotors im Zustand erklärt, in dem die Drehung des Magnetrotors in der ersten Richtung eingeschränkt ist. (Fortsetzung von 24.)
[26] ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel des Betriebs der Elektroventil-Steuereinrichtung zeigt.
[27] ist eine Unteransicht und eine Draufsicht des Aufbaus eines ersten abgewandelten Beispiels des Magnetrotors.
[28] ist eine Unteransicht und eine Draufsicht des Aufbaus eines zweiten abgewandelten Beispiels des Magnetrotors.

Ausführungsform der Erfindung
Es folgt eine Erläuterung eines Ausführungsbeispiels der Elektroventilvorrichtung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 bis 26.
1 ist eine Blockansicht eines Klimaanlagesystems, das eine Elektroventilvorrichtung nach einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist. 2 ist eine Querschnittansicht der Elektroventilvorrichtung, die ein Elektroventil und eine Elektroventil-Steuereinrichtung aufweist. 3 ist eine perspektivische Ansicht eines Magnetrotors des Elektroventils. 4A ist eine Unteransicht eines Magnetrotors. 4B ist eine Draufsicht des Magnetrotors. 5 ist eine Draufsicht, auf der die Außenumfangsfläche des Magnetrotors flach entwickelt ist. 4A, 4B und 5 zeigen einen Magnetpol des Antriebsrotors und einen Magnetpol des Erfassungsrotors des Magnetrotors schematisch. 6 ist eine Querschnittansicht einer Statoreinheit des Elektroventils. 7 ist eine perspektivische Ansicht einer Sensorplatine und eines Platinenstützelements des Elektroventils. 8 ist eine andere perspektivische Ansicht der Sensorplatine und des Platinenstützelements. 9 ist eine Ansicht, die die Anordnung des Magnetsensors des Elektroventils erläutert. 10 ist eine Ansicht, die das Lageverhältnis zwischen einem Polzahn des Stators und dem Magnetsensor schematisch zeigt. 11 ist eine perspektivische Ansicht der Steuerplatine der Elektroventil-Steuereinrichtung. 12 ist eine Ansicht, die das Verbindungsverhältnis zwischen dem Mikrocomputer der Elektroventil-Steuereinrichtung, dem Schrittmotor des Elektroventils und dem Magnetsensor schematisch zeigt. 13, ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Beziehung zwischen dem Impuls und dem Antriebsstrom zeigt, der den Statoren (A-Phasen-Stator, B-Phasen-Stator) zugeführt wird. 14 bis 21 sind Ansichten, die das Lageverhältnis zwischen dem Magnetrotor und dem Stator schematisch zeigen. 14 bis 21 entsprechen den Fällen der Eingabe der Impulse P[1] bis P[8] zum Schrittmotor. 22A ist eine Ansicht, die ein Beispiel des Ausgangssignals des Magnetsensors bei der Drehung des Magnetrotors in der ersten Richtung zeigt. 22B ist eine Ansicht, die ein Beispiel des Ausgangssignals des Magnetsensors bei der Drehung des Magnetrotors in der zweiten Richtung zeigt. 23 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der Beziehung zwischen der Zeit, dem zum Schrittmotor eingegebenen Impuls, der Drehrichtung und dem Drehwinkel des Magnetrotors, und dem Ausgangssignal des Magnetsensors zeigt. 24, 25 sind Ansichten, die die Bewegung des Magnetrotors im Zustand erklären, in dem die Drehung des Magnetrotors in der ersten Richtung eingeschränkt ist. 26 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel vom Verhalten der Elektroventil-Steuereinrichtung zeigt. In 2 und 6 ist der Magnetsensor mit einer gestrichelten Linie gezeigt. In 2, 6 bis 9 und 11 ist die mit Pfeil X gezeigte X-Richtung eine Querrichtung, die mit Pfeil Y gezeigte Y-Richtung eine Längsrichtung und die mit Pfeil Z gezeigte Z-Richtung eine Vertikalrichtung. Im Falle des Pfeils X zeigt die Seite mit dem Buchstaben „X“ eine Richtung nach rechts an, im Falle des Pfeils Y zeigt die Seite mit dem Buchstaben „Y“ eine Richtung nach vorne und im Falle des Pfeils Z zeigt die Seite mit dem Buchstaben „Z“ eine Richtung nach oben.
Die Elektroventilvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist ein Elektroventil 5 und eine Elektroventil-Steuereinrichtung (nachfolgend nur „Steuereinrichtung 100“ genannt) auf.
Die Elektroventilvorrichtung 1 wird z. B. in ein Klimaanlagensystem 400 gemäß 1 eingebaut. Das Klimaanlagensystem 400 weist einen Kompressor 401, einen Kondensator 402, eine Elektroventilvorrichtung 1 (ein Elektroventil 5) und einen Verdampfer 403 auf. Der Kompressor 401, der Kondensator 402, das Elektroventil 5 und der Verdampfer 403 sind über eine Rohrleitung 405 nacheinander verbunden. Das Klimaanlagensystem 400 weist die Klimaanlage-Steuereinrichtung 410 auf. Die Klimaanlage-Steuereinrichtung 410 ist über den Kommunikationsbus 420 kommunikationsfähig mit dem Elektroventilvorrichtung 1 (der Steuereinrichtung 100) verbunden. Die Klimaanlage-Steuereinrichtung 410 steuert unter Verwendung der Elektroventilvorrichtung 1 die Durchflussmenge des durch die Rohrleitung 405 strömenden Kühlmediums.
Wie in 2 gezeigt, weist das Elektroventil 5 einen Ventilhauptkörper 10, ein Spaltrohr 20, einen Antriebsmechanismus 30, einen Ventilkörper 40, eine Statoreinheit 50, eine Sensorplatine 90 und einen Magnetsensor 91 auf.
Der Ventilhauptkörper 10 ist z. B. aus einem Metall wie z. B. einer Aluminiumlegierung, gefertigt. Der Ventilhauptkörper 10 weist ein Hauptkörperelement 11, ein Stützelement 12 und ein Verbindungselement 13 auf. Das Hauptkörperelement 11 weist eine Quaderform auf. Das Hauptkörperelement 11 weist ein Anbringungsloch 11a auf. Das Anbringungsloch 11a ist an der oberen Fläche 11b des Hauptkörperelements 11 angeordnet. Das Stützelement 12 weist eine Zylinderform auf. Der untere Teil des Stützelements 12 ist am Anbringungsloch 11a angeordnet. Das Stützelement 12 ist am Hauptkörperelement 11 durch eine Gewindestruktur angebracht. Der obere Teil des Stützelements 12 ragt aus der oberen Fläche 11b des Hauptkörperelements 11 heraus. Das Stützelement 12 weist ein Anpassungsloch 12a auf. Das Anpassungsloch 12a ist an der oberen Fläche des Stützelements 12 angeordnet. Das Hauptkörperelement 11 weist eine Ventilkammer 14, einen Strömungskanal 15, einen Strömungskanal 16, eine Ventilöffnung 17 und einen Ventilsitz 18 auf. Der Strömungskanal 15 ist mit der Ventilkammer 14 verbunden. Der Strömungskanal 16 ist über die Ventilöffnung 17 mit der Ventilkammer 14 verbunden. Der Ventilsitz 18 umgibt die Ventilöffnung 17 in der Ventilkammer 14. Das Verbindungselement 13 weist eine runde Ringscheibenform auf. Der Innenumfangsrand des Verbindungselements 13 ist an den oberen Teil des Stützelements 12 gefügt.
Das Spaltrohr 20 ist z. B. aus einem Metall wie z. B. rostfreiem Stahl, gefertigt. Das Spaltrohr 20 weist eine Zylinderform auf. Bei dem Spaltrohr 20 ist ein oberes Ende verschlossen und ein unteres Ende offen. Das untere Ende des Spaltrohrs 20 ist an einen Außenumfangsrand des Verbindungselements 13 gefügt. Das Spaltrohr 20 ist eine Hülle.
Der Antriebsmechanismus 30 bewegt den Ventilkörper 40 in vertikaler Richtung (in der Richtung der Achse L). Der Antriebsmechanismus 30 wird innerhalb des Spaltrohrs 20 angeordnet. Der Antriebsmechanismus 30 weist einen Magnetrotor 31, einen Ventilschafthalter 32 und eine Führungsbuchse 33 auf.
3 bis 5 zeigen den Magnetrotor 31. Der Magnetrotor 31 hat eine Zylinderform. Der Außendurchmesser des Magnetrotors 31 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Spaltrohrs 20. Der Magnetrotor 31 weist einstückig einen Antriebsrotor 311 und einen Erfassungsrotor 312 auf.
Der Antriebsrotor 311 weist eine zylindrische Außenumfangsfläche auf. Der Antriebsrotor 311 weist die Vielzahl von Antriebsmagnetpolen cp auf. Die Vielzahl der Antriebsmagnetpole cp ist an der Außenumfangsfläche des Antriebsrotors 311 angeordnet. Die Vielzahl der Antriebsmagnetpole cp erstreckt sich in vertikaler Richtung. Die Vielzahl der Antriebsmagnetpole cp ist die Vielzahl von Nordpolen und die Vielzahl von Südpolen. Die Vielzahl der Nordpole und die Vielzahl der Südpole sind abwechselnd in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der Antriebsrotor 311 12 Nordpole und 12 Südpole auf, und die Gesamtzahl der Antriebsmagnetpole cp beträgt 24. Die Länge der Antriebsmagnetpole cp in der Umfangsrichtung ist gleich. Der zentrale Winkel α1, der der Länge der Antriebsmagnetpole cp in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 15 Grad. Die Vielzahl der Antriebsmagnetpole cp ist an der Außenumfangsfläche des Antriebsrotors 311 in Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet und weist jeweils die gleiche Länge in der Umfangsrichtung auf.
Der Erfassungsrotor 312 ist mit dem oberen Ende des Antriebsrotors 311 verbunden. Der Erfassungsrotor 312 kann mit dem unteren Ende des Antriebsrotors 311 verbunden sein. Der Erfassungsrotor 312 ist koaxial zum Antriebsrotor 311 angeordnet. Der Erfassungsrotor 312 dreht sich zusammen mit dem Antriebsrotor 311. Der Außendurchmesser des Erfassungsrotors 312 ist gleich dem Außendurchmesser des Antriebsrotors 311. Der Erfassungsrotor 312 weist eine zylindrische Außenumfangsfläche auf.
Der Erfassungsrotor 312 weist die Vielzahl von Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 auf. Die Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 sind auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors 312 angeordnet. Die Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 ist die Vielzahl von Nordpolen und die Vielzahl von Südpolen. Die Erfassungsmagnetpole dp1, dp3, dp5 sind Nordpole. Die Erfassungsmagnetpole dp2, dp4, dp6 sind Südpole. Die Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 sind auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors 312 in Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet.
Der zentrale Winkel β1, der der Länge des Erfassungsmagnetpols dp1 in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 10 Grad.
Der zentrale Winkel β2, der der Länge des Erfassungsmagnetpols dp2 in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 30 Grad.
Der zentrale Winkel β3, der der Länge des Erfassungsmagnetpols dp3 in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 45 Grad.
Der zentrale Winkel β4, der der Länge des Erfassungsmagnetpols dp4 in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 50 Grad.
Der zentrale Winkel β5, der der Länge des Erfassungsmagnetpols dp5 in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 100 Grad.
Der zentrale Winkel β6, der der Länge des Erfassungsmagnetpols dp6 in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 125 Grad.
Die Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 unterscheiden sich in der Polarität und/oder der Länge in Umfangsrichtung. Die Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 können die gleiche Umfangslänge haben, solange sie unterschiedliche Polaritäten aufweisen. Die Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 können die gleiche Polarität haben, solange sie unterschiedliche Umfangslängen aufweisen.
Die Längen der Erfassungsmagnetpole dp1, dp3, dp5 in der Umfangsrichtung unterscheiden sich voneinander. Wenn die Längen der Erfassungsmagnetpole dp1, dp3 und dp5 in der Umfangsrichtung auf B1, B3 und B5 eingestellt sind, gilt die Formel B1<B3<B5. Die Längen der Erfassungsmagnetpole dp2, dp4, dp6 in der Umfangsrichtung unterscheiden sich voneinander. Wenn die Längen der Erfassungsmagnetpole dp2, dp4 und dp6 in der Umfangsrichtung auf B2, B4 und B6 eingestellt sind, gilt die Formel B2<B4<B6. Beim Elektroventil 5 gilt die Formel B1<B2<B3<B4<B5<B6. Von den Längen der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 in der Umfangsrichtung ist die Länge des Erfassungsmagnetpols dp1 in der Umfangsrichtung die kürzeste und die Länge des Erfassungsmagnetpols dp6 in der Umfangsrichtung die längste. Der Erfassungsmagnetpol dp1 ist der minimale Erfassungsmagnetpol. Der Erfassungsmagnetpol dp6 ist der maximale Erfassungsmagnetpol.
Die Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 werden in der Reihenfolge ihrer Längen in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet. In 4B sind die Erfassungsmagnetpole gegen den Uhrzeigersinn (nach links) in der Reihenfolge dp1, dp2, dp3, dp4, dp5 und dp6 nebeneinander angeordnet. Die Längen der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 in der Umfangsrichtung werden gegen den Uhrzeigersinn allmählich länger. Die Längen der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 in der Umfangsrichtung können im Uhrzeigersinn allmählich länger sein.
Beim Elektroventil 5 ist die Länge des Erfassungsmagnetpols dp1 in der Umfangsrichtung kleiner als die Länge der Antriebsmagnetpole cp in der Umfangsrichtung. Wenn die Länge der Antriebsmagnetpole cp in der Umfangsrichtung auf A1 eingestellt ist, gilt die Formel B1<A1. Es wird bevorzugt, dass die Formel B1≤A1 gilt. Die Länge in der Umfangsrichtung des Erfassungsmagnetpols dp1 kann größer als die Länge der Antriebsmagnetpole cp in der Umfangsrichtung sein. Beim Elektroventil 5 verläuft die Linie E1 als Gerade, die durch die Mitte des Erfassungsmagnetpols dp1 in der Umfangsrichtung verläuft, durch die Mitte des Antriebsmagnetpols cp1 von der Vielzahl der Antriebsmagnetpole cp in der Umfangsrichtung. Die Linie E1 kann von der Mitte des Antriebsmagnetpols cp1 in der Umfangsrichtung versetzt sein.
Wenn die Mitte des Erfassungsmagnetpols dp1 in der Umfangsrichtung auf dem Detektionsrotor 312 auf 0 Grad eingestellt ist, wie in 5 gezeigt, befindet sich die Grenze zwischen dem Erfassungsmagnetpol dp1 und dem Erfassungsmagnetpol dp6 an einer Position, die um 5 Grad um die Achse L gedreht ist, und die Grenze zwischen dem Erfassungsmagnetpol dp6 und dem Erfassungsmagnetpol dp5 befindet sich an einer Position, die um 130 Grad um die Achse L gedreht ist, und die Grenze zwischen dem Erfassungsmagnetpol dp5 und dem Erfassungsmagnetpol dp4 befindet sich an einer Position, die um 230 Grad um die Achse L gedreht ist, und die Grenze zwischen dem Erfassungsmagnetpol dp4 und dem Erfassungsmagnetpol dp3 befindet sich an einer Position, die um 280 Grad um die Achse L gedreht ist, und die Grenze zwischen dem Erfassungsmagnetpol dp3 und dem Erfassungsmagnetpol dp2 befindet sich an einer Position, die um 325 Grad um die Achse L gedreht ist, und die Grenze zwischen dem Erfassungsmagnetpol dp2 und dem Erfassungsmagnetpol dp1 befindet sich an einer Position, die um 355 Grad um die Achse L gedreht ist.
Der Ventilschafthalter 32 hat eine zylindrische Form. Bei dem Ventilschafthalter 32 ist ein oberes Ende verschlossen und ein unteres Ende offen. Am oberen Wandteil des Ventilschafthalters 32 ist ein Stützring 35 fixiert. Der Stützring 35 schließt den Magnetrotor 31 an den Ventilschafthalter 32 an. Die Innenumfangsfläche des Ventilschafthalters 32 ist mit einem Innengewinde 32c versehen.
Die Führungsbuchse 33 weist einstückig ein Fundament 33a und einen Träger 33b auf. Das Fundament 33a weist eine Zylinderform auf. Der Träger 33b weist eine Zylinderform auf. Der Außendurchmesser des Trägers 33b ist kleiner als der Außendurchmesser des Fundaments 33a. Der Träger 33b ist koaxial zum oberen Ende des Fundaments 33a verbunden. Die Außenumfangsfläche des Trägers 33b ist mit einem Außengewinde 33c versehen. Das Außengewinde 33c wird mit dem Innengewinde 32c des Ventilschafthalters 32 verschraubt. Das Fundament 33a ist in das Anpassungsloch 12a des Stützelements 12 des Ventilhauptkörpers 10 eingepresst. Die Führungsbuchse 33 ist mit dem Ventilhauptkörper 10 verkoppelt.
Am Ventilschafthalter 32 ist ein beweglicher Anschlag 32s befestigt. Ein feststehender Anschlag 33s ist am Fundament 33a der Führungsbuchse 33 befestigt. Wenn der bewegliche Anschlag 32s mit dem feststehenden Anschlag 33s in Berührung kommt, wird die Drehung des Ventilschafthalters 32 (d. h. Magnetrotors 31) in der ersten Richtung eingeschränkt. Der bewegliche Anschlag 32s und der feststehende Anschlag 33s bauen einen Anschlagmechanismus 38 auf. Der Anschlagmechanismus 38 schränkt die Drehung des Magnetrotors 31 in der ersten Richtung ein.
Der Ventilkörper 40 weist einstückig einen ersten Schaftabschnitt 41, einen zweiten Schaftabschnitt 42 und einen Ventilabschnitt 43 auf. Der erste Schaftabschnitt 41 weist eine Säulenform auf. Der erste Schaftabschnitt 41 ist innerhalb der Führungsbuchse 33 und innerhalb des Stützelements 12 angeordnet. Das untere Ende des ersten Schaftabschnitts 41 ist in der Ventilkammer 14 angeordnet. Der zweite Schaftabschnitt 42 weist eine Säulenform auf. Der Durchmesser des zweiten Schaftabschnitts 42 ist kleiner als der Durchmesser des ersten Schaftabschnitts 41. Der zweite Schaftabschnitt 42 ist koaxial zum oberen Ende des ersten Schaftabschnitts 41 verbunden. Der zweite Schaftabschnitt 42 verläuft durch ein am oberen Wandabschnitt des Ventilschafthalters 32 vorgesehenes Loch. An dem zweiten Schaftabschnitt 42 ist eine Druckmutter 36 zur Sicherung gegen Herausfallen angebracht. Der Ventilabschnitt 43 weist eine konische Form auf, dessen Durchmesser vom oberen Ende zum unteren Ende hin allmählich abnimmt. Der Ventilabschnitt 43 ist koaxial zum unteren Ende des ersten Schaftabschnitts 41 verbunden. Der Ventilabschnitt 43 ist in der Ventilkammer 14 angeordnet. Der Ventilabschnitt 43 liegt der Ventilöffnung 17 in vertikaler Richtung gegenüber. Der Ventilabschnitt 43 öffnet und verschließt die Ventilöffnung 17. Wenn der Ventilabschnitt 43 mit dem Ventilsitz 18 in Berührung kommt, wird die Ventilöffnung 17 verschlossen. Wenn der Ventilabschnitt 43 den Ventilsitz 18 verlässt, öffnet sich die Ventilöffnung 17. Der Ventilkörper 40 weist eine Stufe 44 auf. Die Stufe 44 ist eine nach oben gerichtete ringförmige, ebene Fläche. Die Stufe 44 ist an der Verbindungsstelle zwischen dem ersten Schaftabschnitt 41 und dem zweiten Schaftabschnitt 42 angeordnet. Zwischen der Stufe 44 und dem oberen Wandteil des Ventilschafthalters 32 ist eine Ventilschließfeder 37 angeordnet. Die Ventilschließfeder 37 ist eine Schraubendruckfeder. Die Ventilschließfeder 37 drückt den Ventilkörper 40 nach unten. Der Ventilkörper 40 wird z. B. durch spanende Bearbeitung eines zylindrischen Werkstücks gebildet.
Die Statoreinheit 50 weist einen Stator 60, ein Gehäuse 70, und eine Hülle 80 auf.
Der Stator 60 weist eine Zylinderform auf. Der Stator 60 weist einen A-Phasen-Stator 61 und einen B-Phasen-Stator 62 auf.
Der A-Phasen-Stator 61 weist an seinem Innenumfang eine Vielzahl von Polzähnen 61a und 61b vom Typ Klauenpol auf. Die Spitzen der Polzähne 61a sind nach unten gerichtet, während die Spitzen der Polzähne 61b nach oben gerichtet sind. Die Polzähne 61a und 61b sind abwechselnd in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet. Der A-Phasen-Stator 61 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel 12 Polzähne 61a und 12 Polzähne 61b auf. Der Winkel zwischen benachbarten Polzähnen 61a und 61b beträgt 15 Grad. Wenn die Spule 61c des A-Phasen-Stators 61 unter Strom gesetzt wird, werden die Polzähne 61a und die Polzähne 61b unterschiedlich gepolt.
Der B-Phasen-Stator 62 weist an seinem Innenumfang eine Vielzahl von Polzähnen 62a und 62b vom Typ Klauenpol auf. Die Spitzen der Polzähne 62a sind nach unten gerichtet, während die Spitzen der Polzähne 62b nach oben gerichtet sind. Die Polzähne 62a und 62b sind abwechselnd in gleichen Abständen in Umfangsrichtung angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist der B-Phasen-Stator 62 12 Polzähne 62a und 12 Polzähne 62b auf. Der Winkel zwischen benachbarten Polzähnen 62a und 62b beträgt 15 Grad. Wenn die Spule 62c des B-Phasen-Stators 62 unter Strom gesetzt wird, werden die Polzähne 62a und die Polzähne 62b unterschiedlich gepolt. Der B-Phasen-Stator 62 weist den gleichen (einschließlich der Bedeutung „im Wesentlichen gleichen“) Aufbau wie der A-Phasen-Stator 61 auf.
Der A-Phasen-Stator 61 und der B-Phasen-Stator 62 sind koaxial angeordnet. Der A-Phasen-Stator 61 und der B-Phasen-Stator 62 stehen in Kontakt miteinander. Der Winkel zwischen den aus Sicht in der Richtung der Achse L nebeneinander angeordneten Polzähnen 61a des A-Phasen-Stators 61 und den Polzähnen 62a des B-Phasen-Stators 62 beträgt 7,5 Grad. Dieser Winkel ist halb so groß wie der Winkel zwischen benachbarten Polzähnen 61a und 61b, und halb so groß wie der Winkel zwischen benachbarten Polzähnen 62a und 62b. Mit der Vielzahl der Klemmen 65 ist die Spule 61c des A-Phasen-Stators 61 und die Spule 62c des B-Phasen-Stators 62 verbunden.
Das Gehäuse 70 ist aus Kunstharz gefertigt. Das Gehäuse 70 weist eine Zylinderform auf. Das Gehäuse 70 ist spritzgegossen. Das Gehäuse 70 nimmt den Stator 60 auf. Das Gehäuse 70 ist mit dem Stator 60 einstückig (im Insert-Molding-Verfahren) geformt. Der Stator 60 und das Gehäuse 70 können separat hergestellt werden, um den Stator 60 in das Gehäuse 70 einzupassen.
Die Statoreinheit 50 weist einen Innenraum 74 auf, der durch die Innenfläche des Gehäuses 70 und die Innenumfangsfläche des Stators 60 abgegrenzt wird. Das Spaltrohr 20 wird im Innenraum 74 angeordnet. Der Stator 60 und der Magnetrotor 31 (Antriebsrotor 311) bilden einen Schrittmotor 66 aus. Wenn der Stator 60 (Spulen 61c, 62c) unter Strom gesetzt wird, wirkt Anziehungs- und Abstoßungskräfte zwischen dem Antriebsmagnetpol cp des Antriebsrotors 311 und den Polzähnen 61a, 61b, 62a, 62b des Stators 60, wodurch sich der Antriebsrotor 311 dreht.
Das Gehäuse 70 weist einen Platinenraum 75 auf. Der Platinenraum 75 erstreckt sich in horizontaler Richtung (in Richtung orthogonal zur Achse L). Der Platinenraum 75 ist angrenzend an den Innenraum 74 angeordnet. Zwischen dem Innenraum 74 und dem Platinenraum 75 ist eine Trennwand 76 vorgesehen. Die Trennwand 76 grenzt den Innenraum 74 vom Platinenraum 75 ab. Der Querschnitt (der Schnitt, der orthogonal zur Richtung der Achse L angeordnet ist) der Trennwand 76 weist eine Kreisbogenform entlang der Außenumfangsfläche des Spaltrohrs 20 auf.
Die Hülle 80 ist aus Kunstharz gefertigt. Die Hülle 80 weist eine rechteckige Kastenform auf. Die Hülle 80 ist an das Gehäuse 70 gefügt. Der Raum 85 innerhalb der Hülle 80 ist durch die Öffnung 80a mit der Platinenraum 75 verbunden. Am oberen Teil der Hülle 80 ist ein Anschluss 83 vorgesehen.
7, 8 zeigen eine Sensorplatine 90. Die Sensorplatine 90 ist eine Leiterplatte, auf der elektronische Bauteile montiert werden. Die Sensorplatine 90 ist im Platinenraum 75 aufgenommen. Die Sensorplatine 90 ist horizontal angeordnet. Das erste Ende 90a der Sensorplatine 90 ist im Raum 85 der Hülle 80 angeordnet. Das zweite Ende 90b der Sensorplatine 90 ist in der Nähe der Trennwand 76 angeordnet. An der Sensorplatine 90 ist ein Platinenstützelement 95 angebracht. Innerhalb des Zylinderteils 97 des Platinenstützelements 95 ist eine Nabe 87 der Hülle 80 angeordnet. Die Sensorplatine 90 ist über das Platinenstützelement 95 an der Nabe 87 angebracht. An der Sensorplatine 90 ist ein Magnetsensor 91 montiert.
Der Magnetsensor 91 ist ein Hall-IC. Der Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 ist ein Binärsignal. Der Magnetsensor 91 ist am zweiten Ende 90b der Sensorplatine 90 angeordnet.
Der Magnetsensor 91 ist über das Spaltrohr 20 und die Trennwand 76 neben dem Erfassungsrotor 312 des Magnetrotors 31 in radialer Richtung zum betreffenden Erfassungsrotor 312 angeordnet. Das bedeutet mit anderen Worten: Der Magnetsensor 91 ist über das Spaltrohr 20 und die Trennwand 76 gegenüber dem Erfassungsrotor 312 in radialer Richtung (in horizontaler Richtung) angeordnet. Der Magnetsensor 91 erfasst das Magnetfeld, auf dem eines der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 erzeugt wird, der dem betreffenden Magnetsensor 91 in radialer Richtung gegenüberliegt. Der Magnetsensor 91 kann gegenüber dem Erfassungsrotor 312 in vertikaler Richtung angeordnet sein.
Das Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 ist ein der Richtung des von den Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 des Erfassungsrotors 312 erzeugten Magnetfeldes entsprechendes Signal. Konkret bedeutet dies, dass der Magnetsensor 91 ein H-Signal (erster Signalwert) als Ausgangssignal K ausgibt, wenn er ein Magnetfeld in Verbindung mit dem Nordpol detektiert hat, und ein L-Signal (zweiter Signalwert) als Ausgangssignal K ausgibt, wenn er ein Magnetfeld in Verbindung mit dem Südpol detektiert hat.
Das Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 kann ein der Richtung des Magnetfeldes entsprechendes Analogsignal sein. Das Elektroventil 5 kann zwei oder mehr Magnetsensoren 91 aufweisen.
In 9 ist ein Beispiel der Anordnung des Magnetsensors 91 gezeigt. 9 ist eine Draufsicht auf den Spaltrohr 20, den Magnetrotor 31, den Stator 60, die Sensorplatine 90 und den Magnetsensor 91. In 9 sind der Spaltrohr 20 und der Magnetrotor 31 gezeigt, die in einer Ebene geschnitten sind, die die obere Fläche des Stators 60 einschließt. In 9 sind die Sensorplatine 90 und der Magnetsensor 91 mit einer gestrichelten Linie gezeigt. In 9 verbindet die Linie M1 mit der Achse L und dem Magneterfassungsteil des Magnetsensors 91. Die Linie M1 ist eine Gerade, die orthogonal zur Achse L verläuft. Die Linie M1 verläuft durch die Mitte des Polzahns 61a des A-Phasen-Stators 61 in der Umfangsrichtung (14).
10 zeigt ein Beispiel des Lageverhältnisses zwischen dem A-Phasen-Stator 61, dem B-Phasen-Stator 62 und dem Magnetsensor 91 schematisch. Wie in 10 gezeigt, sind aus Sicht des A-Phasen-Stators 61 und des B-Phasen-Stator 62 in radialer Richtung die Mitte des Polzahns 61a des A-Phasen-Stators 61 und der Magneterfassungsteil des Magnetsensors 91 auf der Linie L1 angeordnet. Die Linie L1 ist eine Gerade, die parallel zur Achse L verläuft. Die Linie L1 verläuft orthogonal zur Linie M1.
Bei dem Elektroventil 5 fällt jeweils die Mittelachse vom Hauptkörperelement 11 (Ventilöffnung 17, Ventilsitz 18), vom Stützelement 12, vom Verbindungselement 13, vom Spaltrohr 20, vom Magnetrotor 31 (Antriebsrotor 311, Erfassungsrotor 312), vom Ventilkörper 40 und vom Stator 60 (A-Phasen-Stator 61, B-Phasen-Stator 62) mit der Achse L zusammen.
Wenn sich der Magnetrotor 31 im Elektroventil 5 in der ersten Richtung dreht, bewegen sich der Magnetrotor 31 und der Ventilschafthalter 32 aufgrund der Vorschubwirkung des Innengewindes 32c des Ventilschafthalters 32 und des Außengewindes 33c der Führungsbuchse 33 nach unten. Der Ventilschafthalter 32 drückt den Ventilkörper 40 über die Ventilschließfeder 37 nach unten. Der Ventilkörper 40 bewegt sich nach unten und der Ventilkörper 40 kommt mit dem Ventilsitz 18 in Berührung. Die Position des Magnetrotors 31 zu diesem Zeitpunkt befindet sich in der geschlossenen Ventilstellung Rc. Wenn sich der Magnetrotor 31 von diesem Zustand aus weiter in der ersten Richtung dreht, wird die Ventilschließfeder 37 zusammengedrückt und der Magnetrotor 31 und der Ventilschafthalter 32 bewegen sich weiter nach unten. Der Ventilkörper 40 bewegt sich nicht nach unten. Kommt der bewegliche Anschlag 32s mit dem festen Anschlag 33s in Berührung, wird die Drehung des Magnetrotors 31 in der ersten Richtung eingeschränkt. Die Position des Magnetrotors 31 zu diesem Zeitpunkt befindet sich in der Referenzstellung Rx.
Dreht sich der Magnetrotor 31 im Elektroventil 5 in der zweiten Richtung, bewegen sich der Magnetrotor 31 und der Ventilschafthalter 32 aufgrund der Vorschubwirkung des Innengewindes 32c des Ventilschafthalters 32 und des Außengewindes 33c der Führungsbuchse 33 nach oben. Der Ventilschafthalter 32 drückt die Druckmutter 36 nach oben. Der Ventilkörper 40 bewegt sich nach oben und der Ventilkörper 40 verlässt den Ventilsitz 18. Dreht sich der Magnetrotor 31 weiter in Ventilöffnungsrichtung, erreicht der Magnetrotor 31 die vollständig offene Stellung Rz. Wenn sich der Magnetrotor 31 in der vollständig offenen Stellung Rz befindet, ist der Ventilkörper 40 am weitesten von der Ventilöffnung 17 entfernt.
Dabei kann das Elektroventil 5 so aufgebaut sein, dass der Ventilkörper 40 vom Ventilsitz 18 entfernt ist, wenn sich der Magnetrotor 31 in der Referenzstellung Rx befindet.
Wenn sich der Magnetrotor 31 in der Referenzstellung Rx beim Elektroventil 5 befindet, wird die Mitte des Erfassungsmagnetpols dp1 in der Umfangsrichtung auf der Linie M1 positioniert, und der Erfassungsmagnetpol dp1 neben dem Magnetsensor 91 in radialer Richtung des Magnetrotors 31 ausgerichtet. Der Erfassungsmagnetpol dp1 ist der Referenzerfassungsmagnetpol. Wenn sich der Magnetrotor 31 in der Referenzstellung Rx befindet, kann eines der Erfassungsmagnetpole dp2 bis dp6 neben dem Magnetsensor 91 in radialer Richtung ausgerichtet sein. Der Drehwinkel des Magnetrotors 31 beträgt 0 Grad, wenn sich der Magnetrotor 31 in der Referenzstellung Rx befindet. Wenn sich der Magnetrotor 31 in der zweiten Richtung dreht, vergrößert sich der Drehwinkel, und wenn sich der Magnetrotor 31 in der ersten Richtung dreht, verkleinert sich der Drehwinkel.
Wenn sich der Magnetrotor 31 in der Referenzstellung Rx beim Elektroventil 5 befindet, ist der Antriebsmagnetpol cp1 neben dem Polzahn 61a des A-Phasen-Stators 61 in radialer Richtung des Magnetrotors 31 ausgerichtet.
Die Steuereinrichtung 100 weist eine Steuerplatine 110 und einen Mikrocomputer 120 auf.
11 zeigt eine Steuerplatine 110. Die Steuerplatine 110 ist eine Leiterplatte, auf der elektronische Bauteile montiert werden. Die Steuerplatine 110 ist im Raum 85 der Hülle 80 aufgenommen. Die Steuerplatine 110 ist vertikal angeordnet. Die Steuerplatine 110 ist im rechten Winkel zur Sensorplatine 90 angeordnet. Die Steuerplatine 110 ist in der Nähe des ersten Endes 90a der Sensorplatine 90 angeordnet. Die Steuerplatine 110 ist über die Anschlussklemme 93 mit der Sensorplatine 90 verbunden. Mit der Steuerplatine 110 ist die Vielzahl von Klemmen 65 des Stators 60 verbunden. Die Nabe 87 der Hülle 80 wird am Durchgangsloch 112 der Steuerplatine 110 angeordnet. Die Steuerplatine 110 ist an der Nabe 87 angebracht. Auf der Steuerplatine 110 ist der Mikrocomputer 120 montiert.
Wie in 1, 12 gezeigt, ist der Mikrocomputer 120 z. B. ein Mikrocomputer für eingebaute Geräte, in denen eine CPU 121 als zentrale Verarbeitungseinheit, ein nichtflüchtiger Speicher 122, ein Motortreiber 123, ein Arbeitsspeicher 124 und ein Kommunikationsmodul 125 usw. zu einem einzigen Bündel integriert sind. Der Mikrocomputer 120 steuert das Elektroventil 5. Dabei können der nichtflüchtige Speicher, der Arbeitsspeicher, das Kommunikationsmodul und der Motortreiber separate elektronische Komponenten sein, die extern mit dem Mikrocomputer 120 verbunden werden.
Die CPU 121 führt das im nichtflüchtigen Speicher 122 gespeicherte Programm aus und funktioniert als verschiedene Funktionsteile. Der Arbeitsspeicher 124 speichert die Variablen, die von den verschiedenen Funktionsteilen verwendet werden. Das Kommunikationsmodul 125 ist über den Kommunikationsbus 420 mit der Klimaanlage-Steuereinrichtung 410 verbunden. Der Motortreiber 123 ist mit dem Schrittmotor 66 verbunden. Konkret bedeutet dies, dass der Motortreiber 123, wie in 12 gezeigt, mit der Spule 61c des A-Phasen-Stators 61 und der Spule 62c des B-Phasen-Stators 62 verbunden ist. Der Motortreiber 123 führt den Spulen 61c und 62c einen Antriebsstrom zu, der dem Impuls P entspricht.
Die Impulse P (P[1] bis P[8]) werden in den Schrittmotor 66 eingegeben, so dass sich der Magnetrotor 31 dreht. Konkret bedeutet dies, dass entsprechend den Impulsen P dem Stator 60 des Schrittmotors 66 der Antriebstrom zugeführt wird, so dass sich der Magnetrotor 31 dreht. In der vorliegenden Beschreibung ist die Phrase „die Impulse P werden in den Schrittmotor 66 eingegeben“ gleichbedeutend mit der Phrase „der Antriebstrom wird entsprechend den Impulsen P dem Stator 60 des Schrittmotors 66 zugeführt“. Die Impulse P werden wiederholt in aufsteigender Reihenfolge oder in absteigender Reihenfolge in den Schrittmotor 66 eingegeben. Die Impulse P[1] bis P[8] sind Impulse P für einen Zyklus und sind eine Vielzahl von Impulsen P, die wiederholt in einer vorgegebenen Reihenfolge in den Schrittmotor 66 eingegeben werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Erregermodus des Schrittmotors 66 1-2-Phasen-Erregung und der Schrittwinkel des Schrittmotors 66 beträgt 3,75 Grad. Wenn sich der Magnetrotor 31 in der Referenzstellung Rx befindet, liegt der bewegliche Anschlag 32s am feststehen Anschlag 33s an und die Drehung des Magnetrotors 31 in der ersten Richtung wird eingeschränkt. Die erforderliche Anzahl der Impulse P (Initialisierungszahl) beträgt 500, um den Magnetrotor 31 von der Referenzstellung Rx in die vollständig offene Stellung Rz zu drehen.
In den Schrittmotor 66 werden nacheinander die Impulse P[1] bis P[8] aus 13 eingegeben. In 14 bis 21 sind Beispiele des Lageverhältnisses zwischen dem Magnetrotor 31 und dem Stator 60 bei Eingabe der Impulse P[1] bis P[8] schematisch gezeigt. 14 zeigt den Zustand, in dem sich der Magnetrotor 31 in der Referenzstellung Rx befindet. In 14 beträgt der Drehwinkel des Magnetrotors 31 0 Grad. In 14 bis 21 sind die Magnetpole der Magnetrotoren 31 (Antriebsrotor 311, Erfassungsrotor 312) und die Polzähne der Stator 60 schematisch gezeigt. In 14 bis 21 sind zum besseren Verständnis des Lageverhältnisses zwischen dem Magnetrotor 31 und dem Stator 60 (A-Phasen-Stator 61, B-Phasen-Stator 62) der Polzahn 61a als Referenz und der Magnetpol des Magnetrotors 31 (Antriebsmagnetpol cp1) als Referenz mit einem Zeichen (einem schwarzen Punkt) markiert.
Werden die Impulse P in aufsteigender Reihenfolge (in der Reihenfolge P[1] bis P[8]) in den Schrittmotor 66 eingegeben, dreht sich der Magnetrotor 31 in der zweiten Richtung (gegen den Uhrzeigersinn in 14 bis 21).
Werden die Impulse P in absteigender Reihenfolge (in der Reihenfolge P[8] bis P[1]) in den Schrittmotor 66 eingegeben, dreht sich der Magnetrotor 31 in der ersten Richtung (im Uhrzeigersinn in 14 bis 21).
Während sich der Magnetrotor 31 in der ersten Richtung und in der zweiten Richtung dreht, gibt der Magnetsensor 91 entsprechend den Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 wiederholt nacheinander die H-Signale und die L-Signale aus. Die den Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 entsprechenden H- und L-Signale sind die den Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 im Ausgangssignal K entsprechenden Signalteile. Da sich bei den Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 die Polarität und/oder die Länge in Umfangsrichtung voneinander unterscheiden, unterscheiden sich bei den Signalteilen, die den Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 im Ausgangssignal K entsprechen, der Signalwert und/oder die Länge voneinander.
Der Magnetsensor 91 gibt das H-Signal entsprechend dem Erfassungsmagnetpol dp1 aus, wobei die Länge des H-Signals etwa 3 Impulsen P entspricht.
Der Magnetsensor 91 gibt das L-Signal entsprechend dem Erfassungsmagnetpol dp2 aus, wobei die Länge des L-Signals etwa 8 Impulsen P entspricht.
Der Magnetsensor 91 gibt das H-Signal entsprechend dem Erfassungsmagnetpol dp3 aus, wobei die Länge des H-Signals etwa 12 Impulsen P entspricht.
Der Magnetsensor 91 gibt das L-Signal entsprechend dem Erfassungsmagnetpol dp4 aus, wobei die Länge des L-Signals etwa 13 Impulsen P entspricht.
Der Magnetsensor 91 gibt das H-Signal entsprechend dem Erfassungsmagnetpol dp5 aus, wobei die Länge des H-Signals etwa 27 Impulsen P entspricht.
Der Magnetsensor 91 gibt das L-Signal entsprechend dem Erfassungsmagnetpol dp6 aus, wobei die Länge des L-Signals etwa 33 Impulsen P entspricht.
22A zeigt ein Beispiel des Ausgangssignals K des Magnetsensors 91 bei der Drehung des Magnetrotors 31 in der ersten Richtung mit konstanter Geschwindigkeit. In der Wellenform des einer Drehung (360 Grad) des Magnetrotors 31 entsprechenden Ausgangssignals K nehmen die Länge des H-Signals und die Länge des L-Signals allmählich zu. Für jede Umdrehung des Magnetrotors 31 wird die betreffende Wellenform wiederholt.
22B zeigt ein Beispiel des Ausgangssignals K des Magnetsensors 91 bei der Drehung des Magnetrotors 31 in der zweiten Richtung mit konstanter Geschwindigkeit. In der Wellenform des einer Drehung (360 Grad) des Magnetrotors 31 entsprechenden Ausgangssignals K nehmen die Länge des H-Signals und die Länge des L-Signals allmählich ab. Für jede Umdrehung des Magnetrotors 31 wird die betreffende Wellenform wiederholt.
Der Magnetsensor 91 gibt ein der Drehrichtung des Magnetrotors 312 entsprechendes Ausgangssignal K aus. D. h., dass sich die Wellenform des Ausgangssignals K bei Drehung des Erfassungsrotors 312 in der ersten Richtung von der Wellenform des Ausgangssignals K bei Drehung des Erfassungsrotors 312 in der zweiten Richtung unterscheidet. Daher kann die Steuereinrichtung 100 basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 die Drehrichtung des Magnetrotors 31 erfassen.
Darüber hinaus sind die Positionen (Winkel) der Grenzen zwischen den Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 (Nordpol, Südpol) auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors 312 vorgegeben. Passiert die Grenze eine Position, in der die Grenze neben dem Magnetsensor 91 in radialer Richtung ausgerichtet ist, wechselt das Ausgangssignal K vom H-Signal zum L-Signal oder vom L-Signal zum H-Signal. Daher kann die Steuereinrichtung 100 basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 den Drehwinkel des Magnetrotors 31 erhalten. Insbesondere kann die Steuereinrichtung 100 den absoluten Drehwinkel (0 bis 360 Grad) des Magnetrotors 31 zum Zeitpunkt des zweiten Wechsels basierend auf dem Signalwert und der Länge des Ausgangssignals K vom ersten Wechsel zum zweiten Wechsel nach dem ersten Wechsel des Ausgangssignals K erhalten. Die Steuereinrichtung 100 kann mit dem absoluten Drehwinkel des Magnetrotors 31 den Drehwinkel (Variable) des Magnetrotors 31 kalibrieren, der zur Steuerung verwendet wird.
Als Nächstes wird bei der Elektroventilvorrichtung 1 das Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 zum Zeitpunkt der Drehung des Magnetrotors 31 in der ersten Richtung anhand der 23 bis 25 erläutert. 23 ist eine Ansicht, die ein Beispiel der zu den Zeitpunkten T1 bis T113 in den Schrittmotor 66 eingegebenen Impulse P, der Drehrichtung und des Drehwinkels des Magnetrotors 31, sowie des Ausgangssignals K zeigt. 24, 25 sind Ansichten, die das Verhalten des Magnetrotors 31 im Zustand erklären, in dem die Drehung des Magnetrotors 31 in der ersten Richtung eingeschränkt ist. In 24, 25 sind zum besseren Verständnis des Lageverhältnisses zwischen dem Magnetrotor 31 und dem Stator 60 (A-Phasen-Stator 61, B-Phasen-Stator 62) der Polzahn 61a als Referenz und der Antriebsmagnetpol cp1 (Südpol) des Antriebsrotors 311 als Referenz mit einem Zeichen (einem schwarzen Punkt) markiert. In 24, 25 ist die Richtung nach rechts die erste Richtung und die Richtung nach links die zweite Richtung. 24A bis 24D und 25A bis 25D entsprechen den Zeitpunkten T105 bis T113 in 23.
Gibt die Steuereinrichtung 100 wiederholt in vorgegebenen zeitlichen Abständen (Zeitpunkt T1 bis T113) die Impulse P in absteigender Reihenfolge in den Schrittmotor 66 ein, dreht sich der Magnetrotor 31 um den Schrittwinkel in der ersten Richtung. Wird zum Zeitpunkt T1 der Impuls P[1] in den Schrittmotor 66 eingegeben, beträgt der Drehwinkel des Magnetrotors 31 390 Grad.
Wird der Impuls P zwischen den Zeitpunkten T1 und T7 (Drehwinkel: 390,00 bis 367,50 Grad) in den Schrittmotor 66 eingegeben, gibt der Magnetsensor 91 das L-Signal aus. Wird zum Zeitpunkt T8 der Impuls P in den Schrittmotor 66 eingegeben, dreht sich der Magnetrotor 31 in der ersten Richtung und das Ausgangssignal K wechselt vom L-Signal zum H-Signal zum Zeitpunkt, zu dem der Magnetrotor 31 diejenige Position passiert, an der der Drehwinkel 365 Grad beträgt.
Wird der Impuls P zwischen den Zeitpunkten T8 und T10 (Drehwinkel: 363,75 bis 356,25 Grad) in den Schrittmotor 66 eingegeben wird, gibt der Magnetsensor 91 das H-Signal aus. Das H-Signal zwischen den Zeitpunkten T8 bis T10 entspricht dem Erfassungsmagnetpol dp1. Wird zum Zeitpunkt T11 der Impuls P in den Schrittmotor 66 eingegeben, dreht sich der Magnetrotor 31 in der ersten Richtung und das Ausgangssignal K wechselt vom H-Signal zum L-Signal zum Zeitpunkt, zu dem der Magnetrotor 31 diejenige Position passiert, an der der Drehwinkel 355 Grad beträgt.
Wird der Impuls P zwischen den Zeitpunkten T11 und T18 (Drehwinkel: 352,50 bis 326,25 Grad) in den Schrittmotor 66 eingegeben, gibt der Magnetsensor 91 das L-Signal aus. Das L-Signal zwischen den Zeitpunkten T11 und T18 entspricht dem Erfassungsmagnetpol dp2. Wird zum Zeitpunkt T19 der Impuls P in den Schrittmotor 66 eingegeben, dreht sich der Magnetrotor 31 in der ersten Richtung und das Ausgangssignal K wechselt vom L-Signal zum H-Signal zum Zeitpunkt, zu dem der Magnetrotor 31 diejenige Position passiert, an der der Drehwinkel 325 Grad beträgt.
Wird der Impuls P zwischen den Zeitpunkten T19 und T30 (Drehwinkel: 322,50 bis 281,25 Grad) in den Schrittmotor 66 eingegeben, gibt der Magnetsensor 91 das H-Signal aus. Das H-Signal zwischen den Zeitpunkten T19 und T30 entspricht dem Erfassungsmagnetpol dp3. Wird zum Zeitpunkt T31 der Impuls P in den Schrittmotor 66 eingegeben, dreht sich der Magnetrotor 31 in der ersten Richtung und das Ausgangssignal K wechselt vom H-Signal zum L-Signal zum Zeitpunkt, zu dem der Magnetrotor 31 diejenige Position passiert, an der der Drehwinkel 280 Grad beträgt.
Wird der Impuls P zwischen den Zeitpunkten T31 und T43 (Drehwinkel: 277,50 bis 232,50 Grad) in den Schrittmotor 66 eingegeben, gibt der Magnetsensor 91 das L-Signal aus. Das L-Signal zwischen den Zeitpunkten T31 und T43 entspricht dem Erfassungsmagnetpol dp4. Wird zum Zeitpunkt T44 der Impuls P in den Schrittmotor 66 eingegeben, dreht sich der Magnetrotor 31 in der ersten Richtung und das Ausgangssignal K wechselt vom L-Signal zum H-Signal zum Zeitpunkt, zu dem der Magnetrotor 31 diejenige Position passiert, an der der Drehwinkel 230 Grad beträgt.
Wird der Impuls P zwischen den Zeitpunkten T44 und T70 (Drehwinkel: 228,75 bis 131,25 Grad) in den Schrittmotor 66 eingegeben, gibt der Magnetsensor 91 das H-Signal aus. Das H-Signal zwischen den Zeitpunkten T44 und T70 entspricht dem Erfassungsmagnetpol dp5. Wird zum Zeitpunkt T71 der Impuls P in den Schrittmotor 66 eingegeben, dreht sich der Magnetrotor 31 in der ersten Richtung und das Ausgangssignal K wechselt vom H-Signal zum L-Signal zum Zeitpunkt, zu dem der Magnetrotor 31 diejenige Position passiert, an der der Drehwinkel 130 Grad beträgt.
Wird der Impuls P zwischen den Zeitpunkten T71 und T103 (Drehwinkel: 127,50 bis 7,50 Grad) in den Schrittmotor 66 eingegeben, gibt der Magnetsensor 91 das L-Signal aus. Das L-Signal zwischen den Zeitpunkten T71 und T103 entspricht dem Erfassungsmagnetpol dp6. Wird zum Zeitpunkt T104 der Impuls P in den Schrittmotor 66 eingegeben, dreht sich der Magnetrotor 31 in der ersten Richtung und das Ausgangssignal K wechselt vom L-Signal zum H-Signal zum Zeitpunkt, zu dem der Magnetrotor 31 diejenige Position passiert, an der der Drehwinkel 5 Grad beträgt.
Wird dann zum Zeitpunkt T105 der Impuls P[1] in den Schrittmotor 66 eingegeben, wird der Magnetrotor 31 in der Referenzstellung Rx angeordnet und der Drehwinkel des Magnetrotors 31 beträgt 0 Grad. Der Magnetsensor 91 gibt zum Zeitpunkt T105 das H-Signal aus. Das H-Signal zum Zeitpunkt T105 entspricht dem Erfassungsmagnetpol dp1. Wird der Magnetrotor 31 in der Referenzstellung Rx positioniert, wie in 24A gezeigt, kommt der bewegliche Anschlag 32s mit dem feststehen Anschlag 33s in Berührung und die Drehung des Magnetrotors 31 in der ersten Richtung wird eingeschränkt.
Werden zu den Zeitpunkten T106, T107, T108 und T109 die Impulse P[8], P[7], P[6] und P[5] in den Schrittmotor 66 eingegeben, wie in 24B, 24C, 24D und 25A gezeigt, dreht sich der Magnetrotor 31 nicht. Daher beträgt der Drehwinkel des Magnetrotors 31 nach Eingabe der Impulse P zu den Zeitpunkten T106, T107, T108 und T109 0 Grad und der Magnetsensor 91 gibt das H-Signal aus.
Wird zum Zeitpunkt T110 der Impuls P[4] in den Schrittmotor 66 eingegeben, dreht sich der Magnetrotor 31 um einen Winkel, der dreimal so groß ist wie der Schrittwinkel, in die zweite Richtung und das Ausgangssignal K wechselt vom H-Signal zum L-Signal, wie in 25B gezeigt, zum Zeitpunkt, zu dem der Magnetrotor 31 diejenige Position passiert, an der der Drehwinkel 5 Grad beträgt. Der Magnetrotor 31 ist an der gleichen Position wie zum Zeitpunkt T102 (Drehwinkel: 11,25 Grad) angeordnet. Der Zeitpunkt T102 ist ein solcher, zu dem der Impuls P[4] unmittelbar vor dem Zeitpunkt T110 eingegeben wurde. Nach Eingabe des Impulses P zum Zeitpunkt T110 gibt der Magnetsensor 91 das L-Signal aus. Das L-Signal unmittelbar nach dem Zeitpunkt T110 entspricht dem Erfassungsmagnetpol dp6.
Werden zu den Zeitpunkten T111, T112 und T113 die Impulse P[3], P[2] und P[1] in den Schrittmotor 66 eingegeben, wie in 25C, 25D und 24A gezeigt, dreht sich der Magnetrotor 31 um den Schrittwinkel in der ersten Richtung. Nach Eingabe des Impulses P zum Zeitpunkt T111 (Drehwinkel: 7,50 Grad) gibt der Magnetsensor 91 das L-Signal aus. Nach Eingabe des Impulses P zum Zeitpunkt T112 (Drehwinkel: 3,75 Grad) gibt der Magnetsensor 91 das H-Signal aus. Nach Eingabe des Impulses P zum Zeitpunkt T113 (Drehwinkel: 0,00 Grad) gibt der Magnetsensor 91 das H-Signal aus. Zu den Zeitpunkten T111 bis T113 wechselt das Ausgangssignal K vom L-Signal zum H-Signal, wenn der Magnetrotor 31 diejenige Position passiert, an der der Drehwinkel 5 Grad beträgt.
Danach wiederholt das Ausgangssignal K entsprechend der Eingabe der Impulse P[8] bis P[1] die gleichen Änderungen wie zu den Zeitpunkten T106 bis T113. D. h., dass der Magnetsensor 91 wechselweise neben dem Erfassungsmagnetpol dp1 und dem Erfassungsmagnetpol dp6 in radialer Richtung ausgerichtet wird und wiederholt ein etwa 6 Impulsen P entsprechendes H-Signal und ein etwa 2 Impulsen P entsprechendes L-Signal ausgibt. Die Längen dieser H- und L-Signale unterscheiden sich von jeder der den Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 entsprechenden Längen der Signalteile (H-Signale und L-Signale).
Während sich der Magnetrotor 31 normal dreht, enthält das Ausgangssignal K des Magnetrotors 91 nur die den Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 entsprechenden H- und L-Signale. Wird die Drehung des Magnetrotors 31 in der ersten Richtung eingeschränkt, werden nach den dem Erfassungsmagnetpol dp6 entsprechenden L-Signalen (Zeitpunkten T71 bis T103) die H-Signale (Zeitpunkte T104 bis T109) ausgegeben, deren Länge sich von den dem Erfassungsmagnetpol dp1 entsprechenden H-Signalen unterscheidet. D. h.: Wenn die Drehung des Magnetrotors 31 in der ersten Richtung eingeschränkt ist, wird die Ausgabe der dem Erfassungsmagnetpol dp1 entsprechenden Signalteile nicht beendet und die dem Erfassungsmagnetpol dp1 entsprechenden Signalteile treten im Ausgangssignal K nicht auf. Daher kann die Steuereinrichtung 100 erfassen, dass der Magnetrotor 31 in der Referenzstellung Rx angeordnet ist, indem die Steuereinrichtung 100 beurteilt, ob die dem Erfassungsmagnetpol dp1 entsprechenden Signalteile im Ausgangssignal K enthalten sind oder nicht.
Als Nächstes wird ein Beispiel des Vorgangs der Steuereinrichtung 100 (Vorgang, bei dem der Magnetrotor 31 in die Referenzstellung Rx gebracht wird) anhand des Flussdiagramms der 26 erläutert.
Die Steuereinrichtung 100 (das bedeutet konkret: CPU 121) gibt einen Impuls P in den Schrittmotor 66 in absteigender Reihenfolge ein (S110). Der Magnetrotor 31 dreht sich in der ersten Richtung. Die Steuereinrichtung 100 erhält das Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 (S120). Wenn der dem Erfassungsmagnetpol dp1 (Referenzerfassungsmagnetpol) entsprechende Signalteil im Ausgangssignal K enthalten ist (J bei S130), beurteilt die Steuereinrichtung 100, dass sich der Magnetrotor 31 in der ersten Richtung dreht und gibt den nächsten Impuls P ein (kehrt zurück zu S110). Wenn der dem Erfassungsmagnetpol dp1 entsprechende Signalteil im Ausgangssignal K nicht enthalten ist (N bei S130), beurteilt die Steuereinrichtung 100, dass sich der Magnetrotor 31 nicht dreht und erfasst, dass die Drehung des Magnetrotors 31 in der ersten Richtung eingeschränkt ist (S140). Dadurch beendet die Steuereinrichtung 100 ihren Betrieb unter der Annahme, dass der Magnetrotor 31 in der Referenzstellung Rx angeordnet ist.
Die Steuereinrichtung 100 kann basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 erfassen, dass die Drehung des Magnetrotors 31 in der ersten Richtung durch den Anschlagmechanismus 38 eingeschränkt wurde. Auch kann die Steuereinrichtung 100 basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 z. B. erfassen, dass die Drehung des Magnetrotors 31 durch ins Kühlmedium eingemischte Fremdkörper oder dergleichen eingeschränkt wurde.
Darüber hinaus erfasst die Steuereinrichtung 100 basierend auf der Reihenfolge des Auftretens der den Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 entsprechenden Signalteile im Ausgangssignal K die Drehrichtung des Magnetrotors 31.
Darüber hinaus erhält die Steuereinrichtung 100 basierend auf den Zeitpunkten des Wechsels zwischen den H-Signalen und den L-Signalen im Ausgangssignal K den Drehwinkel (den aktuellen Drehwinkel) des Magnetrotors 31. Die Steuereinrichtung 100 berechnet basierend auf dem in den Schrittmotor eingegebenen Impuls P den Drehwinkel (den berechneten Drehwinkel) des Magnetrotors 31. Die Steuereinrichtung 100 erfasst basierend auf dem aktuellen Drehwinkel und dem berechneten Drehwinkel den Synchronisationsverlust des Schrittmotors 66.
Die Elektroventilvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist ein Elektroventil 5 und eine Steuereinrichtung 100 auf. Das Elektroventil 5 weist einen Ventilhauptkörper 10 mit einer Ventilöffnung 17, einen Schrittmotor 66 mit einem Antriebsrotor 311 und einem Stator 60, einen sich in Bezug auf die Ventilöffnung 17 entsprechend der Drehung des Antriebsrotors 311 verschiebenden Ventilkörper 40, einen Erfassungsrotor 312 mit einer zylindrischen Außenumfangsfläche, der koaxial zum Antriebsrotor 311 verbunden ist, und einen neben dem Erfassungsrotor 312 in radialer Richtung ausgerichteten Magnetsensor 91 auf. Das Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 ist ein der Richtung des vom Magnetsensor 91 erfassten Magnetfeldes entsprechendes Binärsignal. Der Erfassungsrotor 312 weist die Vielzahl von Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 auf. Ein Magnetsensor 91 erfasst Magnetfelder der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6. Die Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 umfasst eine Vielzahl von Nordpolen und eine Vielzahl von Südpolen, wodurch die Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors 312 mit abwechselnder Polarität angeordnet wird. Die Vielzahl der Nordpole weist unterschiedliche Länge in der Umfangsrichtung auf. Die Vielzahl der Südpole weist unterschiedliche Länge in der Umfangsrichtung auf.
Entsprechend dem Elektroventil 5 dreht sich der Erfassungsrotor 312, wodurch die Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 abwechselnd neben dem Magnetsensor 91 in radialer Richtung ausgerichtet wird. Die Magnetfelder der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 werden abwechselnd durch den Magnetsensor 91 erfasst. Das Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 enthält die der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 entsprechenden Signalteile (H-Signal, L-Signal). Da sich bei der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 die Polarität und/oder die Länge in Umfangsrichtung voneinander unterscheiden, unterscheiden sich der Signalwert und/oder die Länge der betreffenden Signalteile voneinander. Die Reihenfolge des Auftretens der Signalteile vom Erfassungsrotor 312 bei Drehung in der ersten Richtung (d. h. die Wellenform des Ausgangssignals K) weicht von der Reihenfolge des Auftretens der Signalteile vom Erfassungsrotor 312 bei Drehung in der zweiten Richtung ab. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 die Drehrichtung des Antriebsrotors 311 erfasst werden.
Darüber hinaus sind die Positionen (Winkel) der Grenzen zwischen den Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 (Nordpol, Südpol) auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors 312 vorgegeben. Wenn die Grenze eine Position passiert, in der die Grenze neben dem Magnetsensor 91 in radialer Richtung ausgerichtet ist, wechselt das Ausgangssignal K vom H-Signal zum L-Signal oder vom L-Signal zum H-Signal. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 der Drehwinkel des Magnetrotors 31 erhalten werden.
Darüber hinaus wird die Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 in der Reihenfolge der Längen in der Umfangsrichtung angeordnet. Auf diese Weise wird die Länge des Signalteils, der dem Erfassungsmagnetpol dp1 bis dp6 im Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 entspricht, je nach Drehrichtung des Erfassungsrotors 312 allmählich länger oder kürzer. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 die Drehrichtung des Antriebsrotors 311 leichter erfasst werden.
Darüber hinaus weist das Elektroventil 5 einen Anschlagmechanismus 38 auf, der die Drehung des Antriebsrotors 311 in einer ersten Richtung einschränkt, wenn sich der Antriebsrotor 311 in einer Referenzstellung Rx befindet. Wenn sich der Antriebsrotor 311 an der Referenzstellung Rx befindet, ist ein Erfassungsmagnetpol dp1 (Referenzerfassungsmagnetpol) von der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 neben dem Magnetsensor 91 in radialer Richtung ausgerichtet, so dass der Magnetsensor 91 das Magnetfeld des Erfassungsmagnetpols dp1 erfasst. Auf diese Weise ist die Ausgabe des dem Erfassungsmagnetpol dp1 entsprechenden Signalteils (H-Signal) im Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 nicht abgeschlossen, wenn der Antriebsrotor 311 an der Referenzstellung Rx eingeschränkt wird, sich in der ersten Richtung zu drehen. Dadurch kann davon ausgegangen werden, dass sich der Antriebsrotor 311 in der Referenzstellung Rx befindet, wenn ein dem Erfassungsmagnetpol dp1 entsprechender Signalteil nicht im Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 enthalten ist. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 erfasst werden, dass sich der Antriebsrotor 311 in der Referenzstellung Rx befindet.
Darüber hinaus ist der Referenzerfassungsmagnetpol ein Erfassungsmagnetpol dp1, der die kleinste Länge der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 in der Umfangsrichtung aufweist (minimaler Erfassungsmagnetpol). Auf diese Weise ist es möglich, vergleichsweise schnell festzustellen, ob die Ausgabe des dem Erfassungsmagnetpol dp1 entsprechenden Signalteils im Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 abgeschlossen ist oder nicht. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 vergleichsweise schnell erfasst werden, dass sich der Antriebsrotor 311 in der Referenzstellung Rx befindet.
Darüber hinaus weist der Antriebsrotor 311 eine zylindrische Außenumfangsfläche und eine Vielzahl von Antriebsmagnetpolen cp auf. Die Vielzahl von Antriebsmagnetpolen cp umfasst eine Vielzahl von Nordpolen und eine Vielzahl von Südpolen, wodurch die Vielzahl der Antriebsmagnetpole cp auf der Außenumfangsfläche des Antriebsrotors 311 in Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet wird. Die Vielzahl von Antriebsmagnetpolen cp weist jeweils die gleiche Länge in der Umfangsrichtung auf. Die Länge des Erfassungsmagnetpols dp1 in der Umfangsrichtung ist gleich oder kleiner als die Länge der Vielzahl der Antriebsmagnetpole cp in der Umfangsrichtung. Die Linie E1, die durch die Mitte des Erfassungsmagnetpols dp1 in der Umfangsrichtung verläuft, verläuft durch die Mitte eines Antriebsmagnetpols cp1 in der Umfangsrichtung der Vielzahl von Antriebsmagnetpolen cp. Auf diese Weise ist es möglich, schneller festzustellen, ob die Ausgabe des dem Erfassungsmagnetpol dp1 entsprechenden Signalteils im Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 abgeschlossen ist oder nicht. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 schneller erfasst werden, dass sich der Antriebsrotor 311 in der Referenzstellung Rx befindet.
Darüber hinaus ist es bevorzugt, dass ein zentraler Winkel β1, der der Länge des Erfassungsmagnetpols dp1 in der Umfangsrichtung entspricht, kleiner als der doppelte Schrittwinkel des Schrittmotors 66 ist. Auf diese Weise hat der dem Erfassungsmagnetpol dp1 im Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 entsprechende Signalteil etwa eine Länge, die einem einzelnen Impuls P entspricht, und es ist möglich, noch schneller festzustellen, ob die Ausgabe des dem Erfassungsmagnetpol dp1 entsprechenden Signalteils im Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 abgeschlossen ist oder nicht. Daher kann basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 noch schneller erfasst werden, dass sich der Antriebsrotor 311 in der Referenzstellung Rx befindet.
Darüber hinaus gibt die Steuereinrichtung 100 einen Impuls P in den Schrittmotor 66 zur Drehung des Antriebsrotors 311 ein. Die Steuereinrichtung 100 erhält basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 die Drehrichtung des Antriebsrotors 311. Die Steuereinrichtung 100 kann durch eine einfache Steuerung die Drehrichtung des Magnetrotors 31 des Elektroventils 5 erfassen.
Darüber hinaus gibt die Steuereinrichtung 100 einen Impuls P in den Schrittmotor 66 zur Drehung des Antriebsrotors 311 ein. Die Steuereinrichtung 100 erfasst einen Synchronisationsverlust des Schrittmotors 66 basierend auf einem auf Basis des Ausgangssignals K des Magnetsensors 91 erhaltenen Drehwinkel des Magnetrotors 31 und einem Drehwinkel des Magnetrotors 31, der dem in den Schrittmotor 66 eingegebenen Impuls P entspricht. Die Steuereinrichtung 100 kann durch eine einfache Steuerung den Synchronisationsverlust des Schrittmotors 66 des Elektroventils 5 erfassen.
Darüber hinaus gibt die Steuereinrichtung 100, beim Vorgang, bei dem der Antriebsrotor 311 in die Referenzstellung Rx positioniert wird, einen Impuls P in den Schrittmotor 66 zur Drehung des Antriebsrotors 311 in der ersten Richtung ein. Die Steuereinrichtung 100 hält das Eingeben des Impulses P in den Schrittmotor 66 an, wenn ein dem Erfassungsmagnetpol dp1 entsprechender Signalteil nicht im Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 enthalten ist. Die Steuereinrichtung 100 kann den Schrittmotor 66 nach Positionierung des Antriebsrotors 311 in der Referenzstellung Rx durch eine einfache Steuerung anhalten.
Entsprechend der Elektroventilvorrichtung 1 kann beim preiswerten Elektroventil aufweisend nur einen Magnetsensor 91 die Drehrichtung, der Drehwinkel und der Synchronisationsverlust des Schrittmotors 66 (Magnetrotors 31) erfasst werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Elektroventilvorrichtung 1 einen Magnetrotor 31 auf. Auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors 312 des Magnetrotors 31 sind 6 Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 über die gesamte Umfangsrichtung vorgesehen. Die Elektroventilvorrichtung 1 kann statt des Magnetrotors 31 einen Magnetrotor 31A gemäß 27 oder einen Magnetrotor 31B gemäß 28 aufweisen.
27 zeigt den Aufbau des Magnetrotors 31A als ein erstes abgewandeltes Beispiel des Magnetrotors 31 der Elektroventilvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 27A ist eine Unteransicht des Magnetrotors 31A. 27B ist eine Draufsicht des Magnetrotors 31A.
Der Magnetrotor 31A weist einstückig einen Antriebsrotor 311 und einen Erfassungsrotor 312A auf. Der Antriebsrotor 311 des Magnetrotors 31A weist den gleichen Aufbau wie der Antriebsrotor 311 des Magnetrotors 31 auf.
Der Erfassungsrotor 312A ist mit dem oberen Ende des Antriebsrotors 311 verbunden. Der Erfassungsrotor 312A kann mit dem unteren Ende des Antriebsrotors 311 verbunden sein. Der Erfassungsrotor 312A ist koaxial zum Antriebsrotor 311 angeordnet. Der Erfassungsrotor 312A dreht sich zusammen mit dem Antriebsrotor 311. Der Außendurchmesser des Erfassungsrotors 312A ist gleich dem Außendurchmesser des Antriebsrotors 311. Der Erfassungsrotor 312A weist eine zylindrische Außenumfangsfläche auf.
Der Erfassungsrotor 312A weist die Vielzahl von Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp3 auf. Die Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp3 sind auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors 312A angeordnet. Die Erfassungsmagnetpole dp1, dp3 sind Nordpole. Der Erfassungsmagnetpol dp2 ist ein Südpol. Die Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp3 sind auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors 312A in Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität nebeneinander angeordnet. Die Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp3 des Erfassungsrotors 312A weist den gleichen Aufbau wie die Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp3 des Erfassungsrotors 312 des Magnetrotors 31 auf.
Der Erfassungsrotor 312A weist einen unmagnetisierten Teil NP auf. Der unmagnetisierte Teil NP ist zwischen dem Erfassungsmagnetpol dp1 und dem Erfassungsmagnetpol dp3 auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors 312A angeordnet. Der unmagnetisierte Teil NP ist ein nicht magnetisierter Teil auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors 312A. Am unmagnetisierten Teil NP ist kein Magnetpol vorgesehen.
Der Erfassungsrotor 312A weist 3 Erfassungsmagnetpole (Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp3) und 1 unmagnetisierten Teil NP auf. Die Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp3 und der unmagnetisierte Teil NP sind auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors 312A in der Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet. Der zentrale Winkel βn, der der Länge des unmagnetisierten Teils NP in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 275 Grad.
Der Erfassungsrotor 312A weist den gleichen Aufbau wie der Erfassungsrotor 312 des Magnetrotors 31 auf, außer dass der Erfassungsrotor 312A anstelle der Erfassungsmagnetpole dp4 bis dp6 einen unmagnetisierten Teil NP aufweist.
Dreht sich der Erfassungsrotor 312A zusammen mit dem Antriebsrotor 311, werden die Magnetfelder der Vielzahl von Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp3 abwechselnd durch den Magnetsensor 91 erfasst. Das Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 enthält die den Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp3 mit den unterschiedlichen Längen in der Umfangsrichtung entsprechenden Signalteile. Die Reihenfolge des Auftretens der Signalteile vom Erfassungsrotor 312A bei Drehung in der ersten Richtung weicht von der Reihenfolge des Auftretens der Signalteile vom Erfassungsrotor 312A bei Drehung in der zweiten Richtung ab. Daher kann die Steuereinrichtung 100 basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 die Drehrichtung des Antriebsrotors 311 erfassen.
28 zeigt den Aufbau des Magnetrotors 31B als ein zweites abgewandeltes Beispiel des Magnetrotors 31 der Elektroventilvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 28A ist eine Unteransicht des Magnetrotors 31B. 28B ist eine Draufsicht des Magnetrotors 31B.
Der Magnetrotor 31B weist einstückig einen Antriebsrotor 311 und einen Erfassungsrotor 312B auf. Der Antriebsrotor 311 des Magnetrotors 31B weist den gleichen Aufbau wie der Antriebsrotor 311 des Magnetrotors 31 auf.
Der Erfassungsrotor 312B ist mit dem oberen Ende des Antriebsrotors 311 verbunden. Der Erfassungsrotor 312B kann mit dem unteren Ende des Antriebsrotors 311 verbunden sein. Der Erfassungsrotor 312B ist koaxial zum Antriebsrotor 311 angeordnet. Der Erfassungsrotor 312B dreht sich zusammen mit dem Antriebsrotor 311. Der Außendurchmesser des Erfassungsrotors 312B ist gleich dem Außendurchmesser des Antriebsrotors 311. Der Erfassungsrotor 312B weist eine zylindrische Außenumfangsfläche auf.
Der Erfassungsrotor 312B weist die Vielzahl von Erfassungsmagnetpolen dp1 bis dp6 auf. Die Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 sind auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors 312B angeordnet. Die Erfassungsmagnetpole dp1, dp3, dp5 sind Nordpole. Die Erfassungsmagnetpole dp2, dp4, dp6 sind Südpole. Die Erfassungsmagnetpole dp1 bis dp6 sind auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors 312A in Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet.
Der zentrale Winkel β1, der der Länge des Erfassungsmagnetpols dp1 in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 10 Grad.
Der zentrale Winkel β2, der der Länge des Erfassungsmagnetpols dp2 in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 80 Grad.
Der zentrale Winkel β3, der der Länge des Erfassungsmagnetpols dp3 in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 30 Grad.
Der zentrale Winkel β4, der der Länge des Erfassungsmagnetpols dp4 in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 80 Grad.
Der zentrale Winkel β5, der der Länge des Erfassungsmagnetpols dp5 in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 80 Grad.
Der zentrale Winkel β6, der der Länge des Erfassungsmagnetpols dp6 in der Umfangsrichtung entspricht, beträgt 80 Grad.
Die Längen der Erfassungsmagnetpole dp1, dp3, dp5 in der Umfangsrichtung sind unterschiedlich. Wenn die Längen der Erfassungsmagnetpole dp1, dp3 und dp5 in der Umfangsrichtung auf B1, B3 und B5 eingestellt sind, gilt die Formel B1<B3<B5. Die Längen der Erfassungsmagnetpole dp2, dp4 und dp6 sind gleich. Wenn die Längen der Erfassungsmagnetpole dp2, dp4 und dp6 in der Umfangsrichtung auf B2, B4 und B6 eingestellt sind, gilt die Formel B2=B4=B6. Darüber hinaus ist die Länge des Erfassungsmagnetpols dp5 in der Umfangsrichtung gleich der Länge des Erfassungsmagnetpols dp2 in der Umfangsrichtung.
Der Erfassungsrotor 312B kann anstelle der Erfassungsmagnetpole dp2, dp4, dp6 drei unmagnetisierte Teile NP aufweisen.
Dreht sich der Erfassungsrotor 312B zusammen mit dem Antriebsrotor 311, werden die Magnetfelder der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole dp1, dp3, dp5 abwechselnd durch den Magnetsensor 91 erfasst. Das Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 enthält die den Erfassungsmagnetpolen dp1, dp3, dp5 mit den unterschiedlichen Längen in der Umfangsrichtung entsprechenden Signalteile. Die Reihenfolge des Auftretens der Signalteile vom Erfassungsrotor 312B bei Drehung in der ersten Richtung weicht von der Reihenfolge des Auftretens der Signalteile vom Erfassungsrotor 312B bei Drehung in der zweiten Richtung ab. Daher kann die Steuereinrichtung 100 basierend auf dem Ausgangssignal K des Magnetsensors 91 die Drehrichtung des Antriebsrotors 311 erfassen.
Der erfindungsgemäße Erfassungsrotor sollte lediglich mindestens drei Erfassungsmagnetpole mit unterschiedlichen Längen in der Umfangsrichtung aufweisen. Es wird bevorzugt, dass sich bei den Erfassungsmagnetpolen die Polarität und/oder die Länge in Umfangsrichtung voneinander unterscheiden. Ein anderer Teil als die Erfassungsmagnetpole auf der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors kann ein unmagnetisierter Teil sein.
Bei der Elektroventilvorrichtung 1 aufweisend einen Magnetrotor 31A oder einen Magnetrotor 31B zeigt sich die gleiche (einschließlich der Angabe „im Wesentlichen gleiche“) Wirkung wie diejenige im vorliegenden Ausführungsbeispiel.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel steuert die Steuereinrichtung 100 das Elektroventil 5, aber die Klimaanlage-Steuereinrichtung 410 kann das Elektroventil 5 direkt steuern. Dabei ist die Klimaanlage-Steuereinrichtung 410 eine Elektroventil-Steuereinrichtung.
Begriffe in der vorliegenden Beschreibung, die auf die Formen „Zylinderform“, „Säulenform“ usw. hindeuten, werden auch für diejenigen Bauteile verwendet, die im Wesentlichen die Form des Begriffs aufweisen. Z. B. umfasst „zylindrisches Bauteil“ ein zylindrisches Bauteil und ein im Wesentlichen zylindrisches Bauteil.
Zwar wurde oben ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Auch solche Erfindungen, bei denen der Fachmann im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel den Umständen entsprechend Hinzufügungen und Streichungen der Bestandteile und Konstruktionsvarianten durchführt, oder die Merkmale des Ausführungsbeispiels den Umständen entsprechend kombiniert, fallen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung, sofern diese Eingriffe nicht vom Wesen der vorliegenden Erfindung abweichen.
Bezugszeichenliste
1 ... Elektroventilvorrichtung, 5 ... Elektroventil, 10 ... Ventilhauptkörper, 11 ... Hauptkörperelement, 11a ... Anbringungsloch, 11b ... obere Fläche, 12 ... Stützelement, 12a ... Anpassungsloch, 13 ... Verbindungselement, 14 ... Ventilkammer, 15, 16 ... Strömungskanal, 17 ... Ventilöffnung, 18 ... Ventilsitz, 20 ... Spaltrohr, 30 ... Antriebsmechanismus, 31, 31A, 31B ... Magnetrotor, 311 ... Antriebsrotor, 312, 312A, 312B ... Erfassungsrotor, 32 ... Ventilschafthalter, 32c ... Innengewinde, 32s ... beweglicher Anschlag, 33 ... Führungsbuchse, 33a ... Fundament, 33b ... Träger, 33c ... Außengewinde, 33s ... fester Anschlag, 35 ... Stützring, 36 ... Druckmutter, 37 ... Ventilschließfeder, 38 ... Anschlagmechanismus, 40 ... Ventilkörper, 41 ... erster Schaftabschnitt, 42 ... zweiter Schaftabschnitt, 43 ... Ventilabschnitt, 44 ... Stufe, 50 ... Statoreinheit, 60 ... Stator, 61 ... A-Phasen-Stator, 61a, 61b ... Polzahn, 61c ... Spule, 62 ... B-Phasen-Stator, 62a, 62b ... Polzahn, 62c ... Spule, 65 ... Klemme, 66 ... Schrittmotor, 70 ... Gehäuse, 74 ... Innenraum, 75 ... Platinenraum, 76 ... Trennwand, 80 ... Hülle, 80a ... Öffnung, 83 ... Anschluss, 85 ... Raum, 87 ... Nabe, 90 ... Sensorplatine, 90a ... erstes Ende, 90b ... zweites Ende, 93 ... Anschlussklemme, 95 ... Platinenstützelement, 97 ... Zylinderteil, 91 ... Magnetsensor, 100 ... Elektroventil-Steuereinrichtung, 110 ... Steuerplatine, 112 ... Durchgangsloch, 120 ... Mikrocomputer, 121 ... CPU, 122 ... nichtflüchtiger Speicher, 123 ... Motortreiber, 124 ... Arbeitsspeicher, 125 ... Kommunikationsmodul, cp, cp1 ... Antriebsmagnetpol, dp1 bis dp6 ... Erfassungsmagnetpol, NP ... unmagnetisierter Teil, L ... Achse, K ... Ausgangssignal
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2003-329698 A [0003]

Claims

Elektroventil, das einen Ventilhauptkörper mit einer Ventilöffnung, einen Schrittmotor mit einem Antriebsrotor und einem Stator, einen sich in Bezug auf die Ventilöffnung entsprechend der Drehung des Antriebsrotors verschiebenden Ventilkörper, einen koaxial zu dem Antriebsrotor verbundenen Erfassungsrotor und einen Magnetsensor aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Erfassungsrotor eine zylindrische Außenumfangsfläche aufweist, an welcher eine Vielzahl von Erfassungsmagnetpolen in Umfangsrichtung angeordnet ist, dass der Magnetsensor Magnetfelder der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole erfasst, und dass mindestens drei Erfassungsmagnetpole der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole unterschiedliche Längen in der Umfangsrichtung haben.
Elektroventil nach Anspruch 1, bei dem die Vielzahl der Erfassungsmagnetpole an der Außenumfangsfläche des Erfassungsrotors in Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet ist und sich die Polarität und/oder die Länge in Umfangsrichtung voneinander unterscheiden.
Elektroventil nach Anspruch 2, bei dem die Vielzahl der Erfassungsmagnetpole in der Reihenfolge der Längen in der Umfangsrichtung angeordnet wird.
Elektroventil nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Elektroventil des Weiteren einen Anschlagmechanismus aufweist, der die Drehung des Antriebsrotors in einer ersten Richtung einschränkt, wenn sich der Antriebsrotor in einer Referenzstellung befindet, und der Magnetsensor ein Magnetfeld eines Erfassungsmagnetpols (nachfolgend: „Referenzerfassungsmagnetpol“) der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole erfasst, wenn sich der Antriebsrotor in der Referenzstellung befindet.
Elektroventil nach Anspruch 4, wobei der Referenzerfassungsmagnetpol ein Erfassungsmagnetpol ist, der die kleinste Länge der Vielzahl der Erfassungsmagnetpole in der Umfangsrichtung aufweist.
Elektroventil nach Anspruch 5, wobei der Antriebsrotor eine zylindrische Außenumfangsfläche und eine Vielzahl der Antriebsmagnetpole aufweist, die Vielzahl der Antriebsmagnetpole an der Außenumfangsfläche des Antriebsrotors in Umfangsrichtung mit abwechselnder Polarität angeordnet ist und jeweils die gleiche Länge in der Umfangsrichtung aufweist, die Längen der Referenzerfassungsmagnetpole in der Umfangsrichtung gleich oder kleiner als die Längen der Antriebsmagnetpole in der Umfangsrichtung sind, und die Linie, die durch die Mitte des Referenzerfassungsmagnetpols in der Umfangsrichtung verläuft, durch die Mitte eines Antriebsmagnetpols von der Vielzahl der Antriebsmagnetpole in der Umfangsrichtung verläuft.
Elektroventil nach Anspruch 6, wobei ein zentraler Winkel, der einer Länge des Referenzerfassungsmagnetpols in der Umfangsrichtung entspricht, kleiner als der doppelte Schrittwinkel des Schrittmotors ist.
Elektroventilvorrichtung, die ein Elektroventil nach Anspruch 1 und eine Elektroventil-Steuereinrichtung, die das Elektroventil steuert, aufweist, wobei die Elektroventil-Steuereinrichtung basierend auf einem Ausgangssignal des Magnetsensors eine Drehrichtung des Antriebsrotors erhält.
Elektroventilvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Elektroventil-Steuereinrichtung einen Impuls in den Schrittmotor derart eingibt, dass sich der Antriebsrotor dreht, und einen Synchronisationsverlust des Schrittmotors basierend auf einem auf Basis eines Ausgangssignals des Magnetsensors erhaltenen Drehwinkel des Antriebsrotors und einem dem in den Schrittmotor eingegebenen Impuls entsprechenden Drehwinkel des Antriebsrotors erfasst.
Elektroventilvorrichtung, aufweisend ein Elektroventil nach Anspruch 4 und eine Elektroventil-Steuereinrichtung, die das Elektroventil steuert, wobei die Elektroventil-Steuereinrichtung bei dem Vorgang, bei dem der Antriebsrotor in die Referenzstellung gebracht wird, einen Impuls in den Schrittmotor zur Drehung des Antriebsrotors in der ersten Richtung eingibt, und das Eingeben des Impulses in den Schrittmotor anhält, wenn ein dem Referenzerfassungsmagnetpol entsprechender Signalteil nicht im Ausgangssignal des Magnetsensors enthalten ist.